CN100368349C

CN100368349C - 生活垃圾的处理方法及其专用的发酵仓

Info

Publication number: CN100368349C
Application number: CNB2005100114997A
Authority: CN
Inventors: 王世平; 魏自民; 王增利
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: CN1840511A

Abstract

本发明生活垃圾的处理方法涉及环境生物技术领域，包括如下步骤：向发酵仓内的垃圾加入浓度为0.5%～1.0%的好氧微生物，加入量为垃圾总重量的0.5%～1.0%；破袋、风选，同时收集渗沥液备用；进行第一次静态连续好氧堆肥发酵15～25天，使堆肥物料的含水率为30%～40%，同时收集渗沥液备用；再向堆肥物料中加入好氧微生物，进行第二次静态连续好氧堆肥发酵25～35天，同时向堆肥物料中补充前述步骤中收集的渗沥液，使堆肥物料含水率保持在45%～55%。本发明的方法减容比例大，无害化效果好，资源化利用率高，能体现低投入、高产出的特点，同时对“三废”处理能得到有效控制，实现对污水的零排放。本发明的专用发酵仓，底板上设有通气排水孔。

Description

生活垃圾的处理方法及其专用的发酵仓

技术领域

本发明涉及环境生物技术领域，尤其是一种生活垃圾的处理方法；本发明还涉及垃圾处理方法的专用设备，具体是一种生活垃圾处理方法的专用发酵仓。

背景技术

城市生活垃圾处理是当今世界各国共同关心的问题。由于垃圾成分的差异，各国(不同区域)的处理方式亦不尽相同。垃圾分类收集处理在国外已很普遍，技术也比较成熟，有焚烧法、填埋法等，这些现有方法的缺陷主要是一次性投入大、运行成本高、浪费土地资源，不适用中小型城市的推广应用，而已往生物堆肥技术中堆肥腐熟周期较长，一般4～6个月，堆肥发酵过程中要想控制合理的水气指标很难，高水分影响物料中杂质筛选、有机质转化腐熟及最终产品精选，更重要的是“三废”处理技术难度高，很难达标。现有的生活垃圾的发酵仓都是小型的封闭式厌氧罐式发酵仓，运行成本高，很难形成规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、处理周期短、能够实现污水零排放的生活垃圾的处理方法；

本发明的另一个目的在于提供一种本发明的方法专用的发酵仓。

为实现上述目的，本发明的方法采用仓式静态连续好氧堆肥发酵工艺，并按千吨级垃圾生产规模研究设计的，包括如下步骤：

(1)向发酵仓内的垃圾加入浓度为0.5％～1.0％的好氧微生物，加入量为垃圾总重量的0.5％～1.0％，再利用常规工艺及设备进行破袋、风选，同时收集渗沥液备用；

(2)将经步骤(1)处理的垃圾进行第一次静态连续好氧堆肥发酵15～25天，使堆肥物料的含水率为30％～40％，同时收集渗沥液备用；

(3)向经步骤(2)处理的堆肥物料中加入浓度为0.5％～1.0％好氧微生物，加入量为堆肥物料总重量的0.5％～1.0％，进行第二次静态连续好氧堆肥发酵25～35天，发酵过程中用通用的翻拌机翻拌通风，同时向堆肥物料中补充前述几个步骤中收集的渗沥液和生活污水/自来水，使堆肥物料含水率保持在45％～55％。优选地，步骤(2)中堆肥物料的含水率为35％，步骤(3)中堆肥物料的含水率为40％；所述好氧微生物是粪堆梭状芽孢杆菌(Clostridium stercorium sp.nov.)、布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)、库特氏菌属(Kurthia)或膜醭毕赤酵母(Piahia membranaefaciens)中的一种或几种。

尤其是，在所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括下列步骤：利用常规的机械自动分选系统去除经步骤(2)处理的堆肥物料中的微生物不可降解杂质，同时收集渗沥液备用；在步骤(3)之后还包括下列步骤：继续用翻拌机翻拌通风，停止补水，使堆肥物料的含水率降至25％～30％，再由常规的精选系统去除微生物不可降解杂质，得到有机肥料。

特别是，在步骤(2)和/或步骤(3)和/或机械自动分选系统去除微生物不可降解杂质步骤中向堆肥物料中喷淋生物除臭剂。

本发明的方法专用的发酵仓，包括仓体和底板，其中在所述底板上设有若干通气排水孔。

生活垃圾堆制过程的实质是生物化学过程。因此，堆肥要求在一定条件下，借助原有及外源微生物的作用对有机废物发生生物作用过程。这一过程强调，堆肥原料来自生物界，堆制过程需在动力学条件下进行，使生活垃圾物料在一定时间内发酵腐熟。堆肥中需水分、温度、pH值、通气量等众多因素调节，并用规律性系统控制它。

本方法采用仓式静态连续好氧堆肥发酵工艺，好氧堆肥是在有氧的条件下，借好氧微生物的作用来进行的。在生活垃圾堆肥过程中，有机废弃物中的可溶性有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜而被微生物所吸收分解；固体和胶体的有机物先附着在微生物体外，由生物所分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生物活性-氧化还原和生物合成过程，把一部分有机物氧化成或分解为小分子有机酸、糖等化合物，发酵分解(降解)过程放出能量(热能)，消耗大量水分，使被发酵的物料有机化(矿化)。

在发酵起始阶段，嗜温细菌、放线菌、酵母菌和真菌分解垃圾堆肥中的有机物中易降解的葡萄糖、脂肪、碳水化合物和纤维素，分解所产生的热量促使堆肥物料温度上升。当温度升到40℃～50℃时则进入堆肥过程的第二阶段中温阶段。堆肥起始阶段的低温微生物逐渐死亡，取而代之的是嗜热菌，嗜热菌生长所产生的热量又进一步使堆肥温度上升到70℃。在温度为60℃～70℃的堆肥中，除一些孢子外，大部分的病原微生物都会在几小时内死亡，同时，随着生物降解，动、植物细胞破裂，水分渗出。由于放热反应，大量水分被消耗掉。

整个过程中水分是维持微生物生存、保证微生物生长的重要因素。在保证一定通气量基础上，它可以通过调控发酵时间、含水率达到合适的发酵温度和6.0～8.0的pH值，促进发酵物料尽快腐熟。最终把垃圾物料调控到低水分状态为筛分无机杂质及难分解有机杂质提供特殊的分选条件。

本发明的优点和积极效果在于：本发明的方法与现有的垃圾焚烧法、填埋法等垃圾处理方法相比最大优点就是投入小、运行成本低、处理周期短；该工艺中采用特殊水气平衡调节工艺用于静态连续好氧堆肥技术工艺中，最终实现污水零排放；为垃圾物料精选、筛选提供合理工艺条件，保证垃圾经减量化、无害化处理后达到资源化利用。

本发明的方法专用的发酵仓优点和积极效果在于：由于在底板上设有透气排水孔，不但使发酵仓内的好氧微生物有充足的氧气供应，更易存活，而且有利于堆肥物料保持特定的含水率，从而能够保证缩短垃圾的处理周期。

附图说明

图1是本发明的生活垃圾的处理方法的工艺流程图；

图2是本发明的生活垃圾的处理方法的专用发酵仓的主视图；

图3是图2所示主视图的仰视图。

具体实施方式

参见图2和图3。本发明的专用发酵仓，包括仓体1和底板2，在底板2上设有若干矩形通气排水孔3，在底板2下方设有排水沟。该种结构的发酵仓一方面可以保证发酵仓内的堆肥物料具有充足的氧气，以便好氧微生物使用；另一方面，也方便排出将堆肥物料中的水分。

下面结合附图，详细说明本发明的生活垃圾的处理方法的具体实施方式。

实施例1：

参见图1。本发明的处理方法主要针对复杂生活垃圾，其包括如下步骤：

(1)当垃圾经过垃圾受料槽时，收集渗沥液备用；

(2)向发酵仓内的垃圾加入浓度为0.5％的粪堆梭状芽孢杆菌、布氏乳杆菌微生物，加入量为垃圾总重量的1.0％，再利用常规工艺及设备进行破袋、风选，破坏塑料袋，使微生物与垃圾混合均匀，同时收集渗沥液备用；

(3)向混有微生物的垃圾喷淋生物除臭剂，并进行第一次静态连续好氧堆肥发酵20天，这时，垃圾成为堆肥物料，在发酵结束时，使堆肥物料的含水率为35％，同时收集渗沥液备用；在该每一次静态连续好氧堆肥发酵过程中，可以利用外引风，以增加堆肥物料的蒸发降水量。其中的生物除臭剂为市售的。

(4)利用常规的机械自动分选系统去除步骤(3)所得的堆肥物料中的电池、金属、砖石等微生物不可降解杂质，同时收集渗沥液备用；在自动分选过程中向堆肥物料中喷淋市售的生物除臭剂。

(5)向经步骤(4)处理的堆肥物料中加入浓度为0.9％的库特氏菌属、膜醭毕赤酵母微生物，加入量为堆肥物料总重量的1.0％，进行第二次静态连续好氧堆肥发酵30天，发酵过程中用通用的翻拌机翻拌通风，同时向堆肥物料中补充水份，以使堆肥物料含水率保持在40％，其中的水份为前述(1)至(4)步骤中收集的渗沥液，还可以加入生活污水或自来水，在该第二次堆肥发酵过程中，可以向堆肥物料中喷淋市售的生物除臭剂。在该步骤中，堆肥物料可以采用条堆式静态堆肥。

(6)继续用翻拌机翻拌通风，停止补水，使堆肥物料的含水率降至25％，再由常规的精选系统去除微生物不可降解杂质，得到有机肥料。

实施例2：

(1)当垃圾经过垃圾受料槽时，收集渗沥液备用；

(2)向发酵仓内的垃圾加入浓度为1.0％的粪堆梭状芽孢杆菌，加入量为垃圾总重量的0.5％，再利用常规工艺及设备进行破袋、风选，破坏塑料袋，使微生物与垃圾混合均匀，同时收集渗沥液备用；

(3)向混有微生物的垃圾喷淋生物除臭剂，并进行第一次静态连续好氧堆肥发酵15天，这时，垃圾成为堆肥物料，在发酵结束时，使堆肥物料的含水率为40％，同时收集渗沥液备用；在该每一次静态连续好氧堆肥发酵过程中，可以利用外引风，以增加堆肥物料的蒸发降水量。其中的生物除臭剂为市售的。

(5)向经步骤(4)处理的堆肥物料中加入浓度为0.7％的库特氏菌属、膜醭毕赤酵母微生物，加入量为堆肥物料总重量的0.6％，进行第二次静态连续好氧堆肥发酵35天，发酵过程中用通用的翻拌机翻拌通风，同时向堆肥物料中补充水份，以使堆肥物料含水率保持在45％，其中的水份为前述(1)至(4)步骤中收集的渗沥液，还可以加入生活污水或自来水，在该第二次堆肥发酵过程中，可以向堆肥物料中喷淋市售的生物除臭剂。

(6)继续用翻拌机翻拌通风，停止补水，使堆肥物料的含水率降至30％，再由常规的精选系统去除微生物不可降解杂质，得到有机肥料。

实施例3：

(1)当垃圾经过垃圾受料槽时，收集渗沥液备用；

(2)向发酵仓内的垃圾加入浓度为0.8％的粪堆梭状芽孢杆菌、布氏乳杆菌微生物，加入量为垃圾总重量的0.7％，再利用常规工艺及设备进行破袋、风选，破坏塑料袋，使微生物与垃圾混合均匀，同时收集渗沥液备用；

(3)向混有微生物的垃圾喷淋生物除臭剂，并进行第一次静态连续好氧堆肥发酵25天，这时，垃圾成为堆肥物料，在发酵结束时，使堆肥物料的含水率为30％，同时收集渗沥液备用；在该每一次静态连续好氧堆肥发酵过程中，可以利用外引风，以增加堆肥物料的蒸发降水量。其中的生物除臭剂为市售的。

(5)向经步骤(4)处理的堆肥物料中加入浓度为0.6％的库特氏菌属，加入量为堆肥物料总重量的0.5％，进行第二次静态连续好氧堆肥发酵25天，发酵过程中用通用的翻拌机翻拌通风，同时向堆肥物料中补充水份，以使堆肥物料含水率保持在55％，其中的水份为前述(1)至(4)步骤中收集的渗沥液，还可以加入生活污水或自来水，在该第二次堆肥发酵过程中，可以向堆肥物料中喷淋市售的生物除臭剂。

(6)继续用翻拌机翻拌通风，停止补水，使堆肥物料的含水率降至27％，再由常规的精选系统去除微生物不可降解杂质，得到有机肥料。

经本发明的方法处理后，垃圾总减容可达90％，资源利用率可达30％以上。

生活垃圾含水量较高，平均60％左右，一些地区含水量可达70％以上，如采用机械等方法从生活垃圾中分选塑料、金属，有机质，石块等是非常困难的，要想提高分选效果，必须降低垃圾中的含水率。静态连续好氧仓式一次堆肥发酵过程主要目的之一就是使垃圾中高含水量的果皮、蔬菜、橱余等物料经发酵脱水降解，降低物料中的水分。垃圾内含的水，多为植物细胞水，生物降解时，细胞破裂，水分渗出，在物料间多数以膜状水存在，易蒸发，从而达到快速降水。

本发明的处理方法采用静态连续好氧发酵堆肥工艺，其中应用特殊复合微生物，有利于物料中纤维素、蛋白质、脂肪分解，腐熟期短；堆肥发酵分低温、中温、高温三个阶段，发酵温度一般在40℃～70℃，最高可达75℃。本方法堆制周期为50～60天。在发酵仓中，2～4天后垃圾物料经好氧微生物作用代谢产生的热能即可使物料温度上升到60℃～75℃。高温发酵(平均70℃)15天左右。所产生的积温为：(70℃～20℃)×15＝750℃

而1kg水的汽化热为556千卡，1kg垃圾的含水量(垃圾的平均含水量按60％计)：

1kg×60％＝0.6kg

需要的汽化热为：

0.6kg×556千卡/kg＝333.6千卡

多余热量：

750千卡～333.6千卡＝416.4千卡

静态连续好氧堆肥发酵过程是放热过程，最终可使堆肥中的水加热变为蒸汽排掉。

当静态连续好氧仓式一次堆肥物料中有机物降解到一定程度，嗜热菌就会由于缺乏适当的养料及水分而停止生长，大量有用的微生物粪堆梭状芽孢杆菌、布氏乳杆菌微生物会死亡。而物料中水分降至35％左右时，是采用机械分选的最佳时期，这一工艺环节的水分指标调节控制非常重要，它决定垃圾中杂质机械分选效率及减容比例。

保证堆肥在短时间内快速腐熟，物料发酵温度必须保持60℃～70℃范围，含水量维持45％～55％，机械分选后的一次堆肥物料必需及时补水。水源主要以垃圾渗沥水为主，即充分利用了渗沥水中富含的有机质氧源，又解决了污水处理排放的问题，达到资源循环再利用。

第二次堆肥采用条堆式静态堆肥，发酵时间30天左右腐熟程度最佳。机械定时翻拌，便于物料通气，加速水气蒸发，促进降水。二次堆肥发酵物料的含水量降至25％～30％左右时，物料已完全腐熟。保证机械除杂(碎石、碎玻璃等)效率的必要条件是物料的含水量低于30％。

本发明采用仓式静态连续好氧堆肥发酵工艺，保温效果好，热量损失小。由于发酵仓底部采用网格式通风槽工艺，有通气排水沟，定时通风打氧，有利于垃圾降解和水分蒸发，大大缩短发酵周期。第一次静态连续好氧堆肥发酵水气蒸发率可达30％以上，垃圾减容可达40％以上，高温发酵无害化灭菌效果好。

本发明的处理方法一次性处理垃圾容量大，每仓容量2～3千吨，废气便于集中处理，采用生物喷淋除臭投资小、操作简便、效果好。

本发明的处理方法中第二次静态连续好氧堆肥发酵过程中含水量控制在45％～55％范围内，发酵平均湿度保持在65℃左右，有利于物料中纤维素、蛋白质、脂肪等有机物降解、垃圾堆肥腐熟期在50天左右，所以垃圾处理周期短；在第二次静态好氧堆肥发酵步骤中补水是以垃圾渗沥液为水源，既充分利用了渗沥水中富含的有机质氧源，又解决了污水排放处理的问题，达到资源循环再利用，实现了污水零排放。

本发明的处理方法中第一次静态连续好氧堆肥发酵物料的含水率控制在35％，为机械自动分选提供最佳工艺条件，筛分效率高，筛分率在90％～95％，垃圾减容在60％以上；第二次堆肥发酵物料的含水率控制在40％左右时，机械除杂如碎石、碎玻璃等效果好，有机肥成品中杂质含量低于0.8％。经第一、二次静态连续好氧堆肥发酵工艺处理后，垃圾总减容可达90％，资源利用率可达30％以上。

综上所述本发明的垃圾处理方法减容比例大，无害化效果好，资源化利用率高，能体现低投入，高产出的特点，同时对“三废”处理能得到有效控制，实现对污水的零排放。

以上为本发明的最的佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims

1.一种生活垃圾的处理方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)向发酵仓内的垃圾加入浓度为0.5％～1.0％的好氧微生物，加入量为垃圾总重量的0.5％～1.0％，再利用常规工艺及设备进行破袋、风选，同时收集渗沥液备用；(2)将经步骤(1)处理的垃圾进行第一次静态连续好氧堆肥发酵15～25天，使堆肥物料的含水率为30％～40％，同时收集渗沥液备用；

(3)向经步骤(2)处理的堆肥物料中加入浓度为0.5％～1.0％好氧微生物，加入量为堆肥物料总重量的0.5％～1.0％，进行第二次静态连续好氧堆肥发酵25～35天，发酵过程中用通用的翻拌机翻拌通风，同时向堆肥物料中补充前述几个步骤中收集的渗沥液和生活污水/自来水，使堆肥物料含水率保持在45％～55％；

其中的好氧微生物是粪堆梭状芽孢杆菌(Clostridium stercoriumsp.nov.)、布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)、库特氏菌属(Kurthia)或膜醭毕赤酵母(Piahia membranaefaciens)中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾的处理方法，其特征在于：在所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括下列步骤：利用常规的机械自动分选系统去除经步骤(2)处理的堆肥物料中的微生物不可降解杂质，同时收集渗沥液备用；在步骤(3)之后还包括下列步骤：继续用翻拌机翻拌通风，停止补水，使堆肥物料的含水率降至25％～30％，再由常规的精选系统去除微生物不可降解杂质，得到有机肥料。

3.根据权利要求2所述的生活垃圾的处理方法，其特征在于：在步骤(2)和/或步骤(3)和/或机械自动分选系统去除微生物不可降解杂质步骤中向堆肥物料中喷淋生物除臭剂。

4.根据权利要求1、2或3所述的生活垃圾的处理方法，其特征在于所述步骤(2)中堆肥物料的含水率为35％。

5.根据权利要求1、2或3所述的生活垃圾的处理方法，其特征在于所述步骤(3)中堆肥物料的含水率为40％。

6.根据权利要求4所述的生活垃圾的处理方法，其特征在于所述步骤(3)中堆肥物料的含水率为40％。